Question

9．如圖1所示，將甲、乙兩個(gè)裝有不同物質(zhì)的針筒用導(dǎo)管連接起來，將乙針筒內(nèi)的物質(zhì)緩緩地壓到甲針筒內(nèi)，進(jìn)行下表所列的不同實(shí)驗(yàn)（氣體體積在常溫常壓下測定）．

實(shí)驗(yàn)序號	甲針筒內(nèi)物質(zhì)	乙針筒內(nèi)物質(zhì)	甲針筒的現(xiàn)象
1	40mL HCl	40mL NH3	產(chǎn)生白煙
2	40mL Cl2	10mL 水	剩余氣體為20mL
3	30mL NO	15mL O2
4	20mL AlCl3溶液	10mL NaOH溶液	生成白色沉淀，后消失

（1）如果實(shí)驗(yàn)1甲針筒內(nèi)改裝15mL C_l2，乙針筒內(nèi)仍為40mL NH₃，實(shí)驗(yàn)時(shí)，甲針筒內(nèi)也有白煙產(chǎn)生．寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式．3Cl₂+8NH₃=N₂+6NH₄Cl
（2）由實(shí)驗(yàn)2可知，常溫常壓下氯氣在水中的溶解度為1體積水溶解2體積氯氣．
（3）實(shí)驗(yàn)3 反應(yīng)后甲針筒內(nèi)氣體的體積為15ml～30ml．
（4）實(shí)驗(yàn)4中，AlCl₃溶液濃度為0.1mol/L，如果最后白色沉淀全部消失，則NaOH溶液濃度至少為0.8mol/L．
（5）將上述裝置做以下改進(jìn)：在甲、乙針筒之間連接一段硬質(zhì)玻璃管，如圖2．在A處裝一種淺黃色的粉末，乙針筒內(nèi)是一種常見的氣體，甲針筒無氣體．將乙針筒內(nèi)氣體壓入甲針筒內(nèi)，發(fā)現(xiàn)氣體體積是原來的一半．A處的物質(zhì)是Na₂O₂，甲針筒內(nèi)的氣體為O₂．
（6）有學(xué)生用上述改進(jìn)后的裝置測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)（加熱用酒精燈未畫出）．乙針筒內(nèi)裝有50mL空氣．實(shí)驗(yàn)時(shí)，用酒精燈對A處物質(zhì)進(jìn)行加熱，經(jīng)反復(fù)慢慢推拉兩針筒的活塞，反應(yīng)完畢，恢復(fù)至室溫，測得剩余氣體為40.5mL．
1）A處的物質(zhì)是c（選填編號）．
a．碳粉       b．二氧化錳       c．銅粉      d．氧化銅
2）已知空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為0.2，則該實(shí)驗(yàn)的相對誤差為-5%．

Answer 1

分析 （1）氯氣具有氧化性，氨氣具有還原性，氯氣把氨氣氧化為氮?dú)夂吐然瘹�，過量的氨氣和 氯化氫反應(yīng)生成白煙氯化銨；依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒寫出化學(xué)方程式；
（2）依據(jù)氣體溶解度是用體積比表示分析；
（3）依據(jù)反應(yīng)分析氣體體積變化，2NO+O₂=2NO₂，2NO₂?N₂O₄；
（4）氫氧化鈉和氯化鋁反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鈉過量會(huì)溶解氫氧化鋁，反應(yīng)的離子方程式為Al³⁺+4OH^-=Al（OH）₄^-；
（5）淡黃色固體與氣體反應(yīng)，推斷為過氧化鈉，乙針管中的氣體為二氧化碳?xì)怏w，發(fā)生反應(yīng)后氣體體積減小一半；
（6）1）依據(jù)空氣成分分析判斷，能與氧氣反應(yīng)測定氣體體積減小計(jì)算氧氣體積分?jǐn)?shù)；
2）相對誤差概念分析計(jì)算應(yīng)用，相對誤差是指，測量所造成的絕對誤差與被測量〔約定〕真值之比．乘以100%所得的數(shù)值，以百分?jǐn)?shù)表示．

解答 解：（1）氯氣和氨氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氯氣氧化氨氣為氮?dú)猓�氯氣被還原為氯化氫氣體，依據(jù)定量關(guān)系可知氨氣過量，氯化氫和氨氣反應(yīng)生成氯化銨不是固體顆粒，冒白煙；反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Cl₂+8NH₃=N₂+6NH₄Cl，故答案為：3Cl₂+8NH₃=N₂+6NH₄Cl；
（2）40mL Cl₂在10mL水溶解，最后剩余氣體為20mL，則依據(jù)氣體體積比表示的溶解度為：1：2；
故答案為：1體積水溶解2體積氯氣；
（3）30mL NO與15mL O₂混合發(fā)生反應(yīng)2NO+O₂=2NO₂，所以前后反應(yīng)生成二氧化氮?dú)怏w體積為30ml，二氧化氮可以聚合為四氧化二氮?dú)怏w，2NO₂?N₂O₄；但反應(yīng)是可逆反應(yīng)不能全部轉(zhuǎn)化，所以最后容器中 的氣體體積介于15ml～30ml；
故答案為：15ml～30ml；
（4）AlCl₃溶液濃度為0.1mol/L，如果最后白色沉淀全部消失，氫氧化鈉和氯化鋁反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鈉過量會(huì)溶解氫氧化鋁，沉淀恰好溶解反應(yīng)的離子方程式為：所以得到
             Al³⁺+4OH^-=Al（OH）₄^-；
            1                  4
0.1mol/L×0.02L    c（OH^-）×0.01L
計(jì)算得到c（NaOH）=0.8mol/L；
故答案為：0.8；
（5）在甲、乙針筒之間連接一段硬質(zhì)玻璃管，如下圖．在A處裝一種淺黃色的粉末，乙針筒內(nèi)是一種常見的氣體，甲針筒無氣體．將乙針筒內(nèi)氣體壓入甲針筒內(nèi)，發(fā)現(xiàn)氣體體積是原來的一半．A處的物質(zhì)依據(jù)顏色和與氣體反應(yīng)的性質(zhì)可知，為Na₂O₂；乙中氣體為二氧化碳，和過氧化鈉反應(yīng)后生成氣體為氧氣，2Na₂O₂+CO₂=2Na₂CO₃+O₂
故答案為：Na₂O₂；O₂；
（6）1）測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是利用空氣中氧氣反應(yīng)，其他氣體不反應(yīng)；
a．碳粉和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，不能測定氣體體積變化后氧氣的體積，故a不符合；
b．二氧化錳不能和空氣中 氧氣反應(yīng)，不能測定，故B不符合； 
c．銅粉和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，可以測定氣體減小，計(jì)算氧氣的條件分?jǐn)?shù)，故C符合； 
d．氧化銅不能和空氣中氧氣反應(yīng)，不能測定體積分?jǐn)?shù)，故d不符合；
故選c．
2）乙針筒內(nèi)裝有50mL空氣．實(shí)驗(yàn)時(shí)，用酒精燈對A處物質(zhì)進(jìn)行加熱，經(jīng)反復(fù)慢慢推拉兩針筒的活塞，反應(yīng)完畢，恢復(fù)至室溫，測得剩余氣體為40.5mL．體積變化為氧氣=50ml-40.5ml=9.5ml，氧氣體積分?jǐn)?shù)=$\frac{9.5ml}{50ml}$×100%=0.19，所以相對誤差=$\frac{0.2-0.19}{0.2}$×100%=5%
故答案為：-5%．

點(diǎn)評 本題考查了氨氣、氯氣、氮的化合物過氧化鈉等物質(zhì)的性質(zhì)應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析和定量計(jì)算是考查重點(diǎn)，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．